智能PLC小粉料自动称量系统的设计

摘要

目前，PLC已经被广泛应用于生活和工业生产中。但在我们的炼胶系统中，对使用相对较少的小粉料，有的还不太重视，仍存在小作坊配料的形式。本文就是针对我们炼胶系统中的小粉（粒）料，设计的智能PLC小粉料自动称量系统。采用电磁振动加料器、双螺杆加料器分别对小粒料、小粉料进行自动称量；称重仪表采用智能型的称重显示控制器；PLC的CPU选用西门子新型的CPU315-2PN/DP；工控机控制监控，远程电脑联网监控；实现小粉料自动称量的智能化。

关键词：智能，PLC，小粉料，自动称量

目录

一、绪论 (4)

（一）设计来源与现实意义 (4)

（二）设计方案确定 (4)

二、PLC 的基本知识 (4)

（一）PLC的基本概念 (4)

（二）PLC的产生与发展 (4)

(三）PLC的特点与应用领域 (4)

（四）PLC的工作原理 (5)

三、PLC的控制系统设计 (6)

（一）PLC控制系统的设计内容与步骤 (6)

（二）PLC控制系统的硬件设计 (7)

（三）PLC控制系统的软件设计 (7)

（四）PLC控制系统的通信联网 (7)

四、智能PLC小粉料自动称量系统总体设计 (7)

（一）智能PLC小粉料自动称量系统简介 (8)

（二）小粉料自动称量系统 (10)

（三）PLC小粉料自动称量系统 (13)

（四）智能PLC小粉料自动称量系统 (22)

五、总结 (24)

六、参考文献 (24)

一、绪论

（一）设计来源与现实意义

目前，自动称量系统在用量大的物料（固体或液体）称量中，被广泛使用，实现了称量、配料的自动化，实现自动化生产。而我所见的塑料炼胶中，对使用相对较少的小粉料，有的还不太重视，仍存在小作坊配料的形式。人工按照配方用台秤、电子称对各项小粉料称量，混合，包装。这样的配料方式，人员的劳动强度大，作业环境差，称量精度差，易配错，不易满足快速、连续的生产，给生产带来不良因素。我现在设计的是在炼胶系统中使用的智能PLC小粉料自动称量系统。它也可以在类似的称量系统中使用。

（二）设计方案确定

智能PLC小粉料自动称量系统：由工控机（电脑），把配方发送到PLC，称重显示控制器通过PROFIBUS（现场总线），实时与PLC通信，PLC控制整个配方的自动称量。电脑通过软件包对整个自动称量过程进行实时监控。从而实现智能化的自动称量。

二、PLC 的基本知识

（一）PLC的基本概念

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ），简称PLC，是为工业控制应用而设计制造的。早期的PLC主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，它已经大大超过了逻辑控制的范围。

（二）PLC的产生与发展

在PLC出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是继电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。

1969年美国数字设备公司成功研制了世界上第一台可编程控制器，这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，这项技术很快发展起来。

20世纪80年代以后，随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，使PLC得到迅速发展。PLC成为把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置。PLC不仅控制功能增强，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。

(三）PLC的特点与应用领域

1、PLC的特点

PLC技术之所以高速发展，除了自动化的客观需要外，主要是因为它具有许多独特优点：可靠性高、抗干扰能力强；编程简单、使用方便；功能完善、通用性强；设计安装简单、维护方便；体积小、重量轻、能耗低等。它

较好地解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。

2、PLC 的应用领域

目前，在国内外PLC 已广泛应用于生产、生活的各行各业，从应用类型看，PLC 的应用大致可归纳为开关量逻辑控制、运动控制、过程控制 、数据处理、通信联网等几个方面。 （四）PLC 的工作原理

PLC 采取每个扫描周期内，输入采样、用户程序执行、输出刷新的工作方式，在扫描周期内用户程序按顺序执行。

1、工作过程

当PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段，称作一个扫描周期，也称为一个工作周期。在整个运行过程中，PLC 的CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。如图2-1所示。

图2-1 PLC 的工作过程

2、工作流程图 PLC 的工作过程包括送电、运行、自诊断、通讯等，如图2-2所示。一个工

作周期包括自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新。

图 3.2 PLC 的工作过程

图2-2 PLC的工作流程图

三、PLC的控制系统设计

（一）PLC控制系统的设计内容与步骤

1、深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求

被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。

2、确定输入输出设备

根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

3、选择合适的PLC类型

根据已确定的用户输入输出设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型，包括机型的选择、容量的选择、输入输出模块的选择、电源模块的选择等。

4、分配 I/O点

分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者画出输入输出端子的接线图。接着就可以进行PLC程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

5、设计应用系统梯形图程序

根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。

6、将程序输入 PLC

当使用简易编程器将程序输入PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上位机的连接电缆将程序下载到PLC中去。

7、进行软件测试

程序输入PLC后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将PLC连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。

8、点对点核对调试

在控制柜及现场施工完成后，要用PLC对输入设备如按钮、选择开关、行程开关、传感器等，输出设备如继电器、接触器、指示灯、电磁阀、电机等进行点对点测试，看安装、接线是否正确，该点动作是否正确，若有误并及时改正。

9、应用系统整体调试

在PLC软硬件测试完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统